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EP2495742B1 - Hochstromfeste, stromkompensierte Funkentstördrossel - Google Patents

Hochstromfeste, stromkompensierte Funkentstördrossel Download PDF

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Publication number
EP2495742B1
EP2495742B1 EP12000413.0A EP12000413A EP2495742B1 EP 2495742 B1 EP2495742 B1 EP 2495742B1 EP 12000413 A EP12000413 A EP 12000413A EP 2495742 B1 EP2495742 B1 EP 2495742B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
core
coils
interference suppression
wound
suppression choke
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP12000413.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2495742A1 (de
Inventor
Dietrich Erich Sekels
Stefan Becker
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sekels GmbH
Original Assignee
Sekels GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sekels GmbH filed Critical Sekels GmbH
Publication of EP2495742A1 publication Critical patent/EP2495742A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2495742B1 publication Critical patent/EP2495742B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F37/00—Fixed inductances not covered by group H01F17/00

Definitions

  • the invention relates to a high current resistant, current-compensated RFI choke with at least two wound around a closed core coils and with the coils forming, guided in a filter circuit electrical conductors for conducting currents from one hundred amperes.
  • Such high-current, current-compensated radio interference suppression chokes are required at currents starting at one hundred amps and are known in practice, for example in diesel hybrid drives.
  • the self-contained core can be designed annular and, if necessary, have an air gap.
  • a high-current radio interference suppression choke in which the core is divided into two separate sections. On each of the sections a single coil is arranged. The coils thus extend over less than half the circumference of the core.
  • a disadvantage of the known radio interference suppression choke is that the structure of the suppression choke requires sufficient space for sufficient damping.
  • the described arrangement of the coils is asymmetrical and leads to a magnetic saturation of the core, especially at high currents. An enlargement of the core leads to a high space requirement and thus to high material costs.
  • a radio interference choke for data communication has become known.
  • the winding of the coils is optimized for avoiding the disturbance of a useful signal.
  • the EP 0 540 958 A1 discloses a toroidal inductor in which a plurality of turns are composed of a plurality of partial turns.
  • the partial turns are in contact with a connecting element in order to connect adjacent partial windings in series or in several partial windings in parallel.
  • the invention is based on the problem of further developing a spark suppression choke of the type mentioned at the outset so that it avoids rapid magnetic saturation of the core even at high current intensities and has high damping and a particularly small footprint. Furthermore, an advantageous use of two wound around a closed core coils should be found.
  • the core is made of a highly permeable material, that the coils are wound over the same portion of the circumference of the core and each provided for connection to a source of interference and a Störseke and that the electrical conductors of different coils parallel and untwisted are wound.
  • the circumference of the core for the arrangement of the coils can be largely utilized at first.
  • the core can have particularly small dimensions.
  • the small dimensions lead to low production costs.
  • the windings of the coils can be evenly distributed over the entire circumference of the core.
  • the symmetry of the windings avoids partial saturation of the core at high currents. Thanks to the invention, a high impedance can be achieved via the frequency in DC applications, and thus an attenuation in the so-called common mode.
  • the radio interference suppression choke invention is particularly simple in construction, because the electrical conductors of different coils are wound in parallel. With this design, the two electrical conductors before the winding can be structurally combined and wrap around the core. This also leads to a further reduction of the manufacturing costs of the radio interference suppression choke according to the invention.
  • the RFI choke invention is particularly compact, when the portion of the core over which both coils are wound, more than half of the total circumference of the core corresponds. This design also leads to particularly low production costs of Funkfeststördrossel invention.
  • a particularly even distribution of the turns of the coils of the RFI choke according to the invention can be achieved easily if the portion of the core over which both coils are wound, almost corresponds to the total length of the core. As a result of this design, the circumference of the core is used as far as possible to accommodate the coils.
  • a particularly compact construction of the radio interference suppression choke according to the invention can be achieved simply if the electrical conductors are wound in different positions around the core. As a result of this configuration, a multiple of the turns of the conductors can be arranged on the core in comparison to a single-layer winding, depending on the number of layers.
  • damping characteristics of Funkfeststrossrossel invention can be easily adjusted when the coils are composed of several, parallel or series-connected partial coils.
  • the interconnection of the partial coils allows many possibilities.
  • the conductors of different partial coils can be wound on different layers.
  • the conductors of partial coils of different coils can be wound in parallel on one layer and the other partial coils of the different coils on a different layer.
  • Heat is often generated during operation of the radio interference suppression choke, which must be dissipated. You could cool the radio interference suppression choke in a stream of air.
  • a particularly high cooling capacity can be achieved according to another advantageous embodiment of the invention, when the electrical conductors are formed as a waveguide.
  • a cooling medium such as cooling water or air, can promote through the waveguide and thus carry away the heat.
  • the electrical conductors are reliably held in their position according to another advantageous embodiment of the invention, when the electrical conductors are solid.
  • the electrical conductors have a high intrinsic stability.
  • the electrical conductors are particularly flexible according to another advantageous embodiment of the invention, when the electrical conductors are designed multi-core.
  • the invention relates to the use of two wound around a closed made of a high permeability material core Coils and with the coils forming, guided in a filter circuit electrical conductors, wherein the coils are wound over the same portion of the circumference of the core and the electrical conductors of different coils are wound in parallel, as a high current resistant, current-compensated, for the use of currents from one hundred amperes trained radio interference choke.
  • FIG. 1 shows a switched between a Störsenke 1 and a source of interference 2 high-current, current-compensated Funkeststsstrossel 3.
  • the radio interference suppression choke 3 has an annular core 4 to which two electrical conductors a, b of two coils 5, 6 are wound.
  • the electrical conductors a, b lead from the interference sink 1 to the interference source 2.
  • a section 7, around which the conductors a, b are wound, corresponds to almost the entire length of the core 4.
  • the core 4 is shown in the illustrated embodiment without an air gap.
  • the core 4 may also have an air gap.
  • the core 4 can also be designed differently from the illustrated annular design rectangular or the like.
  • FIG. 2a shows the electrical conductors a, b, the radio interference suppression choke 3 off FIG. 1 , It can be seen that these are guided parallel next to each other.
  • FIG. 2b illustrates in a plan view of a stretched representation of the portion 7, around which the conductors are wound a, b, the parallel winding of the conductors a, b.
  • FIG. 3 shows an arrangement of electrical conductors A, B for winding the coils 5, 6 of the suppression choke 3 according to the prior art. It can be seen here that the conductors a, b are twisted. These twisted conductors a, b can be wrapped around the core 4 of the radio interference suppression choke 3 FIG. 1 wrap.
  • FIG. 4 shows a high-current resistant, current-compensated radio interference suppression choke 8 with arranged on different layers electrical conductors a, b.
  • the conductors a, b are different for different coils 9, 10 Layers and thus wound around a core 11 at different distances.
  • the conductors a, b are as in the embodiment of FIG. 1 over a over almost the entire length of the core extending portion 12 is wound.
  • the spacing of the layers is identified by the reference numeral 13.
  • FIG. 5 shows the core 11 of the radio interference suppression choke 8 FIG. 4 in an extended view of section 12 over which electrical conductors a, b are wound. It can be seen here that the conductor a of the first coil 9 is wound directly onto the core 11 and the conductor b of the second coil 10 is wound around the first coil 9. Thus, the diameter of the conductor a of the first coil 9 in conjunction with an insulation, not shown, of the conductor a, b determines the distance 13 of the layers of the coils 9, 10th
  • FIG. 6 shows a multi-layer interconnection of several, parallel-connected partial coils 14-17 of coils 18, 19 in a stretched representation of a portion of a core 20 of another embodiment of a radio interference choke 21.
  • the individual conductors a - d of the partial coils 14-17 are each on a position wrapped the core 20. To illustrate the winding, the individual conductors are marked on each turn of the coils.
  • FIG. 7 shows a further embodiment of a radio interference suppression choke 22 with a multi-layer interconnection of a plurality of parallel-connected sub-coils 23-26 of coils 27, 28 in a stretched representation of a portion of a core 29.
  • the individual conductors a - d wound over different layers relative to the core 29 and interconnected are the individual conductors a - d wound over different layers relative to the core 29 and interconnected.
  • FIG. 8 shows the course of the nominal inductance on the current strength of the radio interference suppression chokes 3, 8, 21, 22 from the FIGS. 1 to 7 to a prior art RF choke in which the core is divided into two sections and a single coil is disposed on each of the sections. Furthermore, in FIG. 9 the course of the leakage inductance on the current strength of the radio interference suppression choke 3, 8, 21, 22 from the FIGS. 1 to 7 compared with a prior art shown.
  • B-fields induced in a current-compensated RFI choke are compensated for in the core.
  • a large part of the corresponding H field of the windings enters into the polarization of the core material.
  • a small part of the H-field closes over the stray portion of the magnetic circuit.
  • the core material is polarized asymmetrically.
  • the asymmetries are not important. However, these asymmetries lead to partially very different polarizations of the core material and thus to local saturations of the core material. This effect becomes more pronounced the higher permeable the core material used.
  • the geometry of the magnetic Circle is not decisive, but the way of coupling the H-field of the winding into the core material. Particularly at high currents above 100 amperes, the asymmetries lead to partial saturation of the core and thus to the fact that the attenuation of the current-compensated RFI choke is impaired. This effect also occurs more strongly the higher the permeability of the magnetic circuit.
  • highly permeable materials are used in order to achieve the required impedance with low numbers of turns and thus with low copper losses.
  • the in the FIGS. 1 to 7 described winding structure of the radio interference suppression chokes 3, 8, 21, 22 is characterized in that the windings are evenly and thus scattered low over the circumference of the core 4, 11, 20, 29 distributed. The more the windings remain symmetrical, the more the partial saturation of the core 4, 11, 20, 29 at high currents can be avoided. In this case, the insulation requirements of the electrical conductors a - d in the winding structure are to be observed.
  • HSKD high-current-compensated RFI suppression choke
  • I zul ⁇ i gr L H L ⁇
  • a high damping of the differential currents with simultaneously high permissible currents can only be achieved by a small winding leakage inductance.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Coils Or Transformers For Communication (AREA)
  • Filters And Equalizers (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine hochstromfeste, stromkompensierte Funkentstördrossel mit zumindest zwei um einen geschlossenen Kern gewickelten Spulen und mit die Spulen bildenden, in einer Filterschaltung geführten elektrischen Leitern zur Leitung von Strömen ab einhundert Ampere.
  • Solche hochstromfeste, stromkompensierte Funkentstördrosseln werden bei Strömen ab einhundert Ampere benötigt und sind aus der Praxis beispielsweise bei Dieselhybrid-Antrieben bekannt. Der in sich geschlossene Kern kann dabei ringförmig gestaltet sein und bei Bedarf einen Luftspalt aufweisen.
  • Aus der Praxis ist eine hochstromfeste Funkentstördrossel bekannt geworden, bei der der Kern in zwei voneinander getrennte Abschnitte unterteilt ist. Auf jedem der Abschnitte ist eine einzige Spule angeordnet. Die Spulen erstrecken sich damit über weniger als die Hälfte des Umfangs des Kerns. Nachteilig bei der bekannten Funkentstördrossel ist jedoch, dass der Aufbau der Funkentstördrossel für eine ausreichende Dämpfung einen großen Platzbedarf erfordert. Die beschriebene Anordnung der Spulen ist unsymmetrisch und führt zu einer magnetischen Sättigung des Kerns, insbesondere bei hohen Stromstärken. Eine Vergrößerung des Kerns führt zu einem hohen Platzbedarf und damit zu hohen Materialkosten.
  • Aus der WO 2010/120877 A1 ist eine Funkentstördrossel für eine Datenkommunikation bekannt geworden. Die Wicklung der Spulen ist für die Vermeidung der Störung eines Nutzsignals optimiert.
  • Die EP 0 540 958 A1 offenbart eine Toroiddrossel, bei der mehrere Windungen aus mehreren Teilwindungen zusammengesetzt sind. Die Teilwindungen sind mit einem Verbindungselement in Kontakt, um benachbarte Teilwicklungen in Reihe oder mehrere Teilwicklungen parallel zu schalten.
  • Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Funkentstördrossel der eingangs genannten Art so weiter zu bilden, dass sie auch bei hohen Stromstärken eine schnelle magnetische Sättigung des Kerns vermeidet und eine hohe Dämpfung und einen besonders geringen Platzbedarf aufweist. Weiterhin soll eine vorteilhafte Verwendung von zwei um einen geschlossenen Kern gewickelten Spulen gefunden werden.
  • Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Kern aus einem hochpermeablen Werkstoff gefertigt ist, dass die Spulen über denselben Abschnitt des Umfangs des Kerns gewickelt und jeweils zum Anschluss an eine Störquelle und eine Störsenke vorgesehen sind und dass die elektrischen Leiter unterschiedlicher Spulen parallel und unverdrillt gewickelt sind.
  • Durch diese Gestaltung lässt sich zunächst der Umfang des Kerns für die Anordnung der Spulen weitgehend ausnutzen. Damit kann der Kern besonders kleine Abmessungen aufweisen. Die kleinen Abmessungen führen zu geringen Fertigungskosten. Die Wicklungen der Spulen lassen sich gleichmäßig über den gesamten Umfang des Kerns verteilt anordnen. Die Symmetrie der Wicklungen vermeidet eine partielle Sättigung des Kerns bei hohen Strömen. Dank der Erfindung lässt sich eine hohe Impedanz über die Frequenz bei Gleichstromanwendungen erreichen und damit eine Dämpfung im so genannten Common-Mode. Die erfindungsgemäße Funkentstördrossel ist besonders einfach aufgebaut, weil die elektrischen Leiter unterschiedlicher Spulen parallel gewickelt sind. Durch diese Gestaltung lassen sich die beiden elektrischen Leiter vor der Wicklung baulich zusammenfassen und gemeinsam um den Kern wickeln. Dies führt zudem zu einer weiteren Verringerung der Fertigungskosten der erfindungsgemäßen Funkentstördrossel.
  • Die erfindungsgemäße Funkentstördrossel gestaltet sich besonders kompakt, wenn der Abschnitt des Kerns, über den beide Spulen gewickelt sind, mehr als der Hälfte des Gesamtumfangs des Kerns entspricht. Diese Gestaltung führt zudem zu besonders geringen Fertigungskosten der erfindungsgemäßen Funkentstördrossel.
  • Eine besonders gleichmäßige Verteilung der Windungen der Spulen der erfindungsgemäßen Funkentstördrossel lässt sich einfach erreichen, wenn der Abschnitt des Kerns, über den beide Spulen gewickelt sind, nahezu der Gesamtlänge des Kerns entspricht. Durch diese Gestaltung wird der Umfang des Kerns weitmöglichst zur Aufnahme der Spulen genutzt.
  • Ein besonders kompakter Aufbau der erfindungsgemäßen Funkentstördrossel lässt sich einfach erreichen, wenn die elektrischen Leiter in unterschiedlichen Lagen um den Kern gewickelt sind. Durch diese Gestaltung lässt sich im Vergleich zu einer einlagigen Wicklung in Abhängigkeit von der Anzahl der Lagen ein Vielfaches der Windungen der Leiter auf dem Kern anordnen.
  • Vorgesehene Dämpfungseigenschaften der erfindungsgemäßen Funkentstördrossel lassen sich einfach einstellen, wenn die Spulen aus mehreren, parallel oder in Reihe geschalteten Teilspulen zusammengesetzt sind. Die Verschaltung der Teilspulen lässt vielfältige Möglichkeiten zu. Beispielsweise können die Leiter unterschiedlicher Teilspulen auf unterschiedlichen Lagen gewickelt sein. Alternativ dazu können die Leiter von Teilspulen unterschiedlicher Spulen parallel auf einer Lage gewickelt und die weiteren Teilspulen der unterschiedlichen Spulen auf einer anderen Lage.
  • Häufig entsteht im Betrieb der Funkentstördrossel Wärme, welche abgeführt werden muss. Man könnte die Funkentstördrossel in einem Luftstrom kühlen. Eine besonders hohe Kühlleistung lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung erreichen, wenn die elektrischen Leiter als Hohlleiter ausgebildet sind. Durch diese Gestaltung lässt sich ein Kühlmedium, beispielsweise Kühlwasser oder Luft, durch die Hohlleiter fördern und damit die Wärme abtransportieren.
  • Die elektrischen Leiter werden gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung in ihrer Lage zuverlässig gehalten, wenn die elektrischen Leiter massiv ausgebildet sind. Durch diese Gestaltung weisen die elektrischen Leiter eine hohe Eigenstabilität auf.
  • Die elektrischen Leiter sind gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders flexibel, wenn die elektrischen Leiter mehradrig gestaltet sind.
  • Ebenfalls betrifft die Erfindung die Verwendung von zwei um einen geschlossenen aus einem hochpermeablen Werkstoff gefertigten Kern gewickelten Spulen und mit die Spulen bildenden, in einer Filterschaltung geführten elektrischen Leitern, wobei die Spulen über denselben Abschnitt des Umfangs des Kerns gewickelt sind und die elektrischen Leiter unterschiedlicher Spulen parallel gewickelt sind, als eine hochstromfeste, stromkompensierte, für den Einsatz von Strömen ab einhundert Ampere ausgebildete Funkentstördrossel.
  • Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
    • Fig. 1
    eine erfindungsgemäße, in einer Filterschaltung montierte Funkentstördrossel,
    Fig. 2a
    zwei elektrische Leiter der Funkentstördrossel aus Figur 1,
    Fig. 2b
    einen Abschnitt eines Kerns der Funkentstördrossel aus Figur 1, um den die elektrischen Leiter gewickelt sind, in gestreckter Darstellung,
    Fig. 3
    zwei verdrillte elektrische Leiter einer Funkentstördrossel nach dem Stand der Technik,
    Fig. 4
    eine weitere Ausführungsform der Funkentstördrossel,
    Fig. 5
    einen Abschnitt eines Kerns der Funkentstördrossel aus Figur 4, um den elektrische Leiter gewickelt sind, in gestreckter Darstellung,
    Fig. 6
    einen Abschnitt eines Kerns einer Funkentstördrossel mit einer Verschaltung mehrerer Lagen von elektrischen Leitern,
    Fig. 7
    eine gegenüber der Anordnung nach Figur 6 alternative Verschaltung mehrerer Lagen von elektrischen Leitern,
    Fig. 8
    eine graphische Darstellung des Verlaufs der Nenninduktivität über die Stromstärke der erfindungsgemäßen Funkentstördrossel gegenüber einem Stand der Technik,
    Fig. 9
    eine graphische Darstellung des Verlaufs der Streuinduktivität über die Stromstärke der erfindungsgemäßen Funkentstördrossel gegenüber einem Stand der Technik.
  • Figur 1 zeigt eine zwischen einer Störsenke 1 und einer Störquelle 2 geschaltete hochstromfeste, stromkompensierte Funkentstördrossel 3. Die Funkentstördrossel 3 hat einen ringförmigen Kern 4, um den zwei elektrische Leiter a, b zweier Spulen 5, 6 gewickelt sind. Die elektrischen Leiter a, b führen von der Störsenke 1 zu der Störquelle 2. Ein Abschnitt 7, um den die Leiter a, b gewickelt sind, entspricht nahezu der gesamten Länge des Kerns 4.
  • Der Kern 4 ist in der dargestellten Ausführungsform ohne Luftspalt dargestellt. Selbstverständlich kann der Kern 4 auch einen Luftspalt aufweisen. Weiterhin kann der Kern 4 auch abweichend von der dargestellten ringförmigen Gestaltung rechteckig oder dergleichen gestaltet sein.
  • Figur 2a zeigt die elektrischen Leiter a, b, der Funkentstördrossel 3 aus Figur 1. Hierbei ist zu erkennen, dass diese parallel nebeneinander geführt sind. Figur 2b verdeutlicht in einer Draufsicht auf eine gestreckte Darstellung des Abschnitts 7, um den die Leiter a, b gewickelt sind, die parallele Wicklung der Leiter a, b.
  • Figur 3 zeigt eine Anordnung von elektrischen Leitern a, b zur Wicklung der Spulen 5, 6 der Funkentstördrossel 3 nach dem Stand der Technik. Hierbei ist zu erkennen, dass die Leiter a, b, verdrillt sind. Diese verdrillten Leiter a, b lassen sich um den Kern 4 der Funkentstördrossel 3 nach Figur 1 wickeln.
  • Figur 4 zeigt eine hochstromfeste, stromkompensierte Funkentstördrossel 8 mit auf unterschiedlichen Lagen angeordneten elektrischen Leitern a, b. Die Leiter a, b sind für unterschiedliche Spulen 9, 10 auf verschiedenen Lagen und damit in verschiedenen Abständen um einen Kern 11 gewickelt. Die Leiter a, b sind wie bei der Ausführungsform nach Figur 1 über einen sich über die nahezu gesamte Länge des Kerns erstreckenden Abschnitt 12 gewickelt. Der Abstand der Lagen ist mit dem Bezugszeichen 13 gekennzeichnet.
  • Figur 5 zeigt den Kern 11 der Funkentstördrossel 8 aus Figur 4 in einer gestreckten Darstellung des Abschnitts 12, über den die elektrischen Leiter a, b gewickelt sind. Hierbei ist zu erkennen, dass der Leiter a der ersten Spule 9 direkt auf den Kern 11 gewickelt ist und der Leiter b der zweiten Spule 10 um die erste Spule 9 gewickelt ist. Damit bestimmt der Durchmesser der Leiter a der ersten Spule 9 in Verbindung mit einer nicht dargestellten Isolation der Leiter a, b den Abstand 13 der Lagen der Spulen 9, 10.
  • Figur 6 zeigt eine mehrlagige Verschaltung mehrerer, parallel geschalteter Teilspulen 14 - 17 von Spulen 18, 19 in einer gestreckten Darstellung eines Teilabschnitts eines Kerns 20 einer weiteren Ausführungsform einer Funkentstördrossel 21. Die einzelnen Leiter a - d der Teilspulen 14 - 17 sind jeweils auf einer Lage auf den Kern 20 gewickelt. Zur Verdeutlichung der Wicklung sind die einzelnen Leiter auf jeder Windung der Spulen gekennzeichnet.
  • Figur 7 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Funkentstördrossel 22 mit einer mehrlagigen Verschaltung mehrerer, parallel geschalteter Teilspulen 23 - 26 von Spulen 27, 28 in einer gestreckten Darstellung eines Teilabschnitts eines Kerns 29. Im Unterschied zu der Ausführungsform nach Figur 6 sind die einzelnen Leiter a - d über unterschiedliche Lagen gegenüber dem Kern 29 gewickelt und verschaltet.
  • Figur 8 zeigt den Verlauf der Nenninduktivität über die Stromstärke der Funkentstördrosseln 3, 8, 21, 22 aus den Figuren 1 bis 7 gegenüber einer Funkentstördrossel nach dem einem Stand der Technik, bei dem der Kern in zwei Abschnitte unterteilt ist und auf jedem der Abschnitte jeweils eine einzige Spule angeordnet ist. Weiterhin ist in Figur 9 der Verlauf der Streuinduktivität über die Stromstärke der Funkentstördrossel 3, 8, 21, 22 aus den Figuren 1 bis 7 gegenüber einem Stand der Technik dargestellt.
  • Die Verläufe der Funkentstördrossel 3, 8, 21, 22 aus den Figuren 1 bis 7 sind in den Figuren 8 und 9 mit LnUmf und der Verlauf der Nenninduktivität der Funkentstördrossel nach dem Stand der Technik ist mit LnSek gekennzeichnet. In Figur 8 ist zu erkennen, dass die Nenninduktivität bei der Funkentstördrossel nach dem Stand der Technik bei einer Stromstärke oberhalb von 400 Ampere sprunghaft abfällt.
  • Allgemein werden bei einer stromkompensierten Funkentstördrossel in den Kern induzierte B-Felder kompensiert. Ein großer Teil des entsprechenden H-Feldes der Wicklungen geht in die Polarisation des Kernmaterials ein. Ein kleiner Teil des H-Feldes schließt sich über den Streuanteil des magnetischen Kreises. In Verbindung mit dem unsymmetrischen Wicklungsaufbau bei der Funkentstördrossel nach dem Stand der Technik wird auch das Kernmaterial unsymmetrisch polarisiert. Bei geringen Stromstärken oder großvolumigen Kernen sind die Unsymmetrien nicht von Bedeutung. Jedoch führen diese Unsymmetrien zu partiell sehr unterschiedlichen Polarisationen des Kernmaterials und damit zu lokalen Sättigungen des Kernmaterials. Dieser Effekt tritt umso stärker auf, je höher permeabel das verwendete Kernmaterial ist. Die Geometrie des magnetischen Kreises ist dabei allein nicht aussschlaggebend, sondern die Art der Einkoppelung des H-Feldes der Wicklung in das Kernmaterial. Besonders bei hohen Strömen oberhalb 100 Ampere führen die Unsymmetrien zu partiellen Sättigungen des Kerns und damit dazu, dass die Dämpfung der stromkompensierten Funkentstördrossel beeinträchtigt wird. Dieser Effekt tritt zudem umso stärker auf, je höher die Permeabilität des magnetischen Kreises ist. Jedoch werden gerade bei stromkompensierten Funkentstördrosseln hochpermeable Werkstoffe eingesetzt, um mit geringen Windungszahlen und damit mit geringen Kupferverlusten die benötigten Impendanzen zu erreichen.
  • Der in den Figuren 1 bis 7 beschriebene Wicklungsaufbau der Funkentstördrosseln 3, 8, 21, 22 zeichnet sich dadurch aus, dass die Wicklungen gleichmäßig und damit streuarm über den Umfang des Kerns 4, 11, 20, 29 verteilt sind. Je stärker die Wicklungen symmetrisch bleiben, umso weiter kann die partielle Sättigung des Kerns 4, 11, 20, 29 bei hohen Strömen vermieden werden. Dabei sind die Isolationsanforderungen der elektrischen Leiter a - d bei dem Wicklungsaufbau zu beachten.
  • Die Grundlagen der Erfindung werden nachstehend näher erläutert. Die Wirkung der hochstromkompensierten Funkentstördrossel (HSKD) beruht auf der hohen Empfindlichkeit (Induktivität Lh) des weichmagnetischen Kreises auf kleine Differenzströme Δi. Die maximale Größe der noch zu dämpfenden Differenzströme Δigr wird bestimmt durch Δ i gr = B s a ¨ tt * l Fr μ 0 μ r * w und L h = μ 0 μ r * w 2 * A k l Fe
    Figure imgb0001
  • Bei Hochstromanwendungen Iv ≥ 100 A) wird der Kern der SKD durch den Streufluss Lσ in die Sättigung getrieben und begrenzt dadurch die Stromhöhe Izul. L σ = w 2 * G σ G σ = φ ogr I zul * w B s a ¨ tt = φ ogr A k
    Figure imgb0002
     I zul = B s a ¨ tt = A k * w L σ
    Figure imgb0003
  • Eine Verminderung der Wicklungsstreuinduktivität erhöht den zulässigen Grenzstrom Izul. I zul Δ i gr = L h L σ
    Figure imgb0004
  • Eine hohe Dämpfung der Differenzströme bei gleichzeitig hohen zulässigen Strömen kann nur durch eine kleine Wicklungsstreuinduktivität erreicht werden.

Claims (9)

  1. Hochstromfeste, stromkompensierte Funkentstördrossel (3, 8, 21, 22) mit zumindest zwei um einen geschlossenen Kern (4, 11, 20, 29) gewickelten Spulen (5, 6, 9, 10, 18, 19, 27, 28) und mit die Spulen (5, 6, 9, 10, 18, 19, 27, 28) bildenden, in einer Filterschaltung geführten elektrischen Leitern (a - d) zur Leitung von Strömen ab einhundert Ampere, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (4, 11, 20, 29) aus einem hochpermeablen Werkstoff gefertigt ist, dass die Spulen (5, 6, 9, 10, 18, 19, 27, 28) über denselben Abschnitt (7, 12) des Umfangs des Kerns (4, 11, 20, 29) gewickelt und jeweils zum Anschluss an eine Störquelle (2) und eine Störsenke (1) vorgesehen sind und dass die elektrischen Leiter (a - d) unterschiedlicher Spulen (5, 6, 18, 19, 27, 28) parallel und unverdrillt gewickelt sind.
  2. Funkentstördrossel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt (7, 12) des Kerns (4, 11, 20, 29), über den beide Spulen (5, 6, 9, 10, 18, 19, 27, 28) gewickelt sind, mehr als der Hälfte des Gesamtumfangs des Kerns (4, 11, 20, 29) entspricht.
  3. Funkentstördrossel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt (7, 12) des Kerns (4, 11, 20, 29), über den beide Spulen (5, 6, 9, 10, 18, 19, 27, 28) gewickelt sind, nahezu der Gesamtlänge des Kerns (4, 11, 20, 29) entspricht.
  4. Funkentstördrossel nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Leiter (a - d) in unterschiedlichen Lagen um den Kern (20, 29) gewickelt sind.
  5. Funkentstördrossel nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulen (18, 19, 27, 28) aus mehreren, parallel oder in Reihe geschalteten Teilspulen (14 - 17, 23 - 26) zusammengesetzt sind.
  6. Funkentstördrossel nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Leiter (a - d) als Hohlleiter ausgebildet sind.
  7. Funkentstördrossel nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Leiter (a - d) massiv ausgebildet sind.
  8. Funkentstördrossel nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Leiter (a - d) mehradrig gestaltet sind.
  9. Verwendung von zwei um einen geschlossenen aus einem hochpermeablen Werkstoff gefertigten Kern (4, 11, 20, 29) gewickelten Spulen (5, 6, 9, 10, 18, 19, 27, 28) und mit die Spulen (5, 6, 9, 10, 18, 19, 27, 28) bildenden, in einer Filterschaltung geführten elektrischen Leitern (a - d), wobei die Spulen (5, 6, 9, 10, 18, 19, 27, 28) über denselben Abschnitt des Umfangs des Kerns (4, 11, 20, 29) gewickelt sind und die elektrischen Leiter (a - d) unterschiedlicher Spulen (5, 6, 9, 10, 18, 19, 27, 28) parallel gewickelt sind, als eine hochstromfeste stromkompensierte, für den Einsatz von Strömen ab einhundert Ampere ausgebildete Funkentstördrossel (3, 8, 21, 22).
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